[發明專利]一種低成本小線徑鈦合金彈簧及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202010139101.2
• 申請日: 2020-03-03
• 公開（公告）號: CN111218583A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 李忠博;李萍;鐘功誠;巴宏波;黃淑陽
• 申請（專利權）人: 沈陽中鈦裝備制造有限公司
• 主分類號: C22C14/00
• 分類號: C22C14/00;C22F1/18;C22F1/02;F16F1/06
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 陳征

本發明涉及鈦合金領域，尤其涉及一種低成本小線徑鈦合金彈簧及其制備方法與應用。所述低成本小線徑鈦合金彈簧由α～β型鈦合金制得；所述α～β型鈦合金中含有Al 3～7％，V 1～6％，Fe≤2.5％，C≤0.2％，N≤0.1％，H≤0.02％，O≤0.4％，余量為Ti及不可避免的雜質。本發明經過大量的試驗研究、發現，通過控制制備鈦合金彈簧的工藝參數可有效避免細絲狀態下的鈦合金彈簧較難進行扒皮和拋光處理的情況，同時還能有效避免彈簧成型后熱處理時鈦合金彈簧易變形的情況，進而保障了鈦合金彈簧的各方面優異性能。本發明所述的低成本小線徑鈦合金彈簧可廣泛應用于航空等領域。

技術領域

本發明涉及鈦合金領域，尤其涉及一種低成本小線徑鈦合金彈簧及其制備方法與應用。

背景技術

目前，彈簧的主要材料為彈簧鋼材質；然而傳統彈簧鋼材質彈簧耐腐蝕性差，不能在較高溫度、高鹽堿條件等極端環境下長久耐腐蝕。

鈦合金是一種重要的結構金屬，其具有比強度高，耐腐蝕性好、耐熱性好等優點；現階段如何發揮鈦合金的性能優勢、以及如何制備鈦合金彈簧是本領域亟需解決的技術難題。目前，鈦合金彈簧在航空領域得到成功的應用；典型的應用是飛機起落架上/下牽引裝置、艙門平衡裝置、飛行控制彈簧、飛機操縱桿彈簧、踏板復位彈簧等。

現有技術通常采用β型鈦合金作為鈦合金彈簧的原材料，β型鈦合金除具備上述所有鈦合金的優點外，其較高的抗拉強度也使其在鈦合金彈簧領域具有不可替代的優勢；但是，由于β型鈦合金強度較大，使其在細絲狀態下較難進行扒皮和拋光處理，另外由于材料較細，熱處理時也極易產生變形；同時，由于β型鈦合金里面有一定比例的Cr、V、Mo、Zr等較昂貴的元素加入，使其原材料的成本大幅度增加。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提出一種低成本小線徑鈦合金彈簧；所述的低成本小線徑鈦合金彈簧具有輕質、細絲、高性能等優點；其采用α～β型鈦合金，在細絲狀態下容易進行扒皮和拋光處理；另外，由于固溶是在生產坯料過程中進行的，因此彈簧不易產生變形。

具體而言，所述低成本小線徑鈦合金彈簧由α～β型鈦合金制得；所述α～β型鈦合金中含有Al 3～7％，V 1～6％，Fe≤2.5％，C≤0.2％，N≤0.1％，H≤0.02％，O≤0.4％，余量為Ti及不可避免的雜質。

本發明所述的鈦合金彈簧中不包含Cr、Mo、Zr等較昂貴的元素，僅通過Al、V、Fe、C、N、H、O、Ti之間的協同增效，即大幅度降低了其生產成本，又進一步實現了其高強度、高耐腐蝕性、高耐熱性等性能優勢。

為了進一步降低鈦合金彈簧的成本、提高其各方面性能，本發明對鈦合金彈簧的成分進一步優化，具體如下：

作為優選，所述α～β型鈦合金中含有Al 5.5～6.8％，V 3.5～4.5％，Fe≤0.3％，C≤0.1％，N≤0.05％，H≤0.015％，O≤0.2％，余量為Ti及不可避免的雜質。

作為優選，所述α～β型鈦合金中含有Al 3.5～4.5％，V 2.0～3.0％，Fe 1.2～1.8％，C≤0.08％，N≤0.03％，H≤0.015％，O 0.2～0.3％，余量為Ti及不可避免的雜質。

本發明同時提供上述低成本小線徑鈦合金彈簧的制備方法；本發明經過大量的試驗研究、發現，通過控制制備鈦合金彈簧的工藝參數可有效避免細絲狀態下的鈦合金彈簧較難進行扒皮和拋光處理的情況，同時還能有效避免彈簧熱處理時易變形的情況，進而保障了鈦合金彈簧的各方面優異性能。

具體而言，所述的制備方法包括如下步驟：

(1)取含各元素的原料進行鍛造軋制后，進行退火處理，得熱軋合金坯；

(2)將所述熱軋合金坯進行固溶處理，得固溶態坯；